专利名称：碳化硅负压冶炼炉及其炉气回收方法
技术领域：
本发明涉及碳化硅冶炼技术领域，特别涉及一种碳化硅负压冶炼炉及其炉气回收方法。
背景技术：
现有的碳化硅冶炼炉多数采用艾奇逊炉，在二氧化硅还原的电解过程中，根据还 原剂数量以及一定的温度条件，可获得碳化硅产品。然而，由于碳化硅的还原反应是一个增压反应，亦即，碳化硅冶炼炉炉内产生大量 炉气，在炉气不能及时排除时，碳化硅冶炼炉炉内压力增大，进而引起喷炉现象。如此，不利 于碳化硅晶体的形成和生长，从而影响碳化硅的品质。另外，随着碳化硅冶炼炉炉内压力的 增大，碳和二氧化硅的正向反应速度受到影响，需要花费较长的冶炼时间来促使碳和二氧 化硅反应，如此增加了碳化硅冶炼炉的单产耗能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种降低单产能耗、提高碳化硅品质的碳化硅负压冶炼炉。还有必要提供一种碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法。一种碳化硅负压冶炼炉，包括炉身、炉头及负压产生装置。炉身包括侧墙、炉芯，炉 墙与炉头围成的区域用于收容炉芯及原料。其中，侧墙包括槽钢框架、镶嵌在槽钢框架内的 透气墙、与槽钢框架一侧面相焊接的金属密封罩，金属密封罩与透气墙之间具有间隙，如此 形成炉气交换室。金属密封罩上开设有通孔。负压产生装置用于自动将该碳化硅负压冶炼 炉产生的炉气排出，以使碳化硅负压冶炼炉内的压强减小。负压产生装置包括炉气引导管、 第一风机、第二风机、炉气汇集管及炉气回收室。炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连 接，另一端设置第一风机且与炉气汇集管连通。炉气汇集管还与炉气回收室连接，第二风机 设置在炉气汇集管内，且靠近炉气回收室。—种碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法，该碳化硅负压冶炼炉包括炉身、炉头及 负压产生装置，负压产生装置包括炉气引导管、第一风机、第二风机、炉气汇集管及炉气回 收室，该方法包括以下步骤在炉身的槽钢框架内镶嵌透气墙；在槽钢框架一侧面焊接金属密封罩，如此使金属密封罩与透气墙之间形成炉气交 换室；在金属密封罩上开设通孔；将炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接，利用设置在炉气引导管内的第一风 机将炉气主动送入炉气汇集管，以及利用设置在炉气汇集管内的第二风机将炉气回收到炉 气回收室。利用上述碳化硅负压冶炼炉及碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法，在侧墙中的槽 钢框架上镶嵌透气墙及在槽钢框架一侧面焊接金属密封罩，如此使金属密封罩与透气墙之间形成炉气交换室，负压产生装置利用风机自动的将炉气交换室中的由碳化硅负压冶炼炉 产生的炉气顺利排出，以减小碳化硅负压冶炼炉内的压强，如此可以防止喷炉现象发生，且 有利于碳化硅晶体的形成和生长，进而提高了碳化硅的品质。另外，碳化硅冶炼炉炉内炉气 的排出及碳化硅冶炼炉炉内压强的减小，可以促使碳和二氧化硅的正向反应速度加快，从 而降低了碳化硅冶炼炉的单产耗能。
图1是一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的平面示意图。图2是图1中碳化硅负压冶炼炉的单个侧墙的结构示意图。图3是图1中碳化硅负压冶炼炉的单个侧墙另一角度的结构示意图。图4是图1中碳化硅负压冶炼炉的单个侧墙的剖面结构示意图。图5是另一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的平面示意图。图6是图5中碳化硅负压冶炼炉的单个侧墙的剖面结构示意图。图7是一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法流程图。图8是另一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法流程图。图中碳化硅负压冶炼炉10、炉身20、侧墙21、槽钢框架211、透气墙212、金属密 封罩213、炉气交换室214、三角形支架215、通孔216、炉芯22、炉头30、负压产生装置40、炉 气引导管41、第一风机42、第二风机43、炉气汇集管44、炉气回收室45、碳化硅负压冶炼炉 11、侧墙61、槽钢框架611、透气墙612、金属密封罩613、炉气交换室614、三角形支架615、 通孔616、负压产生装置70、炉气引导管71、第一风机72、第二风机73、炉气汇集管74、炉气 回收室75、气压检测器76、风机控制器77、炉头80、第一固体石墨电极81、第二固体石墨电 极82、一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法步骤S800 S803、另一较佳实 施方式的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法步骤S900 S90具体实施例方式如图1所示，碳化硅负压冶炼炉10包括炉身20、炉头30及负压产生装置40。炉身20包括侧墙21、炉芯22。在本实施方式中，炉身20包括多个单个侧墙21，该 多个侧墙21相互拼接，并与炉头30围成一区域，该区域用于收容炉芯22及原料50。请同 时参看图2至图4，侧墙21包括槽钢框架211、镶嵌在槽钢框架211内的透气墙212、与槽钢 框架211 —侧面相焊接的金属密封罩213，金属密封罩213与透气墙212之间具有间隙，如 此形成炉气交换室214。其中，透气墙212由蜂窝式耐火砖堆砌而成，金属密封罩213上开 设有通孔216。侧墙21还包括焊接在槽钢框架211上的三角形支架215，该三角形支架215 用于防止因侧墙21与炉头30所围成区域内的原料50对侧墙21的推挤，而造成侧墙21侧 倒。负压产生装置40用于自动将该碳化硅负压冶炼炉10产生的炉气排出，以使碳化 硅负压冶炼炉10内的压强减小。负压产生装置40包括炉气引导管41、第一风机42、第二风 机43、炉气汇集管44及炉气回收室45。炉气引导管41 一端与金属密封罩213的通孔216 连接，另一端设置第一风机42且与炉气汇集管44连通。炉气汇集管44还与炉气回收室45 连接，第二风机43设置在炉气汇集管44内，且靠近炉气回收室45。在本实施方式中，负压产生装置40中的炉气引导管41、第一风机42数量与金属密封罩213上的通孔216数量相 对应。在利用碳化硅负压冶炼炉10冶炼碳化硅时，碳化硅负压冶炼炉10内产生的炉气 从透气墙进入炉气交换室214，负压产生装置40利用第一风机42、第二风机43自动的将炉 气交换室214的炉气顺利排出，并将排出的炉气引入炉气回收室45进行回收。这样，减小 了炉内的压强，可以防止喷炉现象发生且有利于碳化硅晶体的形成和生长，进而提高了碳 化硅的品质。另外，炉内炉气的排出及炉内压强的减小，可以促使碳和二氧化硅的正向反应 速度加快，从而降低了碳化硅冶炼炉的单产耗能。如图5所示的另一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉11的平面示意图。碳化硅 负压冶炼炉11采用单炉头、双炉芯串联设计，亦即，在一个炉头80上设置用于与供电装置 的正、负极连接的第一固体石墨电极81、第二固体石墨电极82，在炉身内设置第一炉芯62、 第二炉芯63，第一炉芯62与第二炉芯63串联后对应的与第一固体石墨电极81、第二固体 石墨电极82电性连接，如此使第一炉芯62、第二炉芯63发热对原料50进行冶炼以生成碳 化硅。碳化硅负压冶炼炉11中的侧墙61、负压产生装置70的组成部件与碳化硅负压冶炼 炉10中的侧墙21、负压产生装置40的组成部件相同，亦即，碳化硅负压冶炼炉11的侧墙 61包括槽钢框架611、透气墙612、金属密封罩613、炉气交换室614、三角形支架615、通孔 616，负压产生装置70包括炉气引导管71、第一风机72、第二风机73、炉气汇集管74及炉气 回收室75。更进一步的，负压产生装置70还包括气压检测器76及风机控制器77。请同时参 看图6，气压检测器76对应的设置在侧墙61中的炉气交换室614内且与风机控制器77电 性连接。气压检测器76用于检测炉气交换室614内的气压，并产生对应的气压值，及将产 生的气压值传送给风机控制器77。风机控制器77还与第一风机72电性连接，风机控制器 77用于将接收的气压值与预设的气压值比较，并根据比较结果调整第一风机72的转速。例 如，当比较出接收的气压值大于预设的气压值时，增加第一风机72的转速，以加速将炉气 交换室614内的炉气排出。如图7所示的一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法，该碳化硅负 压冶炼炉包括炉身、炉头及负压产生装置，负压产生装置包括炉气引导管、第一风机、第二 风机、炉气汇集管及炉气回收室，该方法包括以下步骤步骤S800，在炉身的槽钢框架内镶嵌透气墙。步骤S801，在槽钢框架一侧面焊接金属密封罩，如此使金属密封罩与透气墙之间 形成炉气交换室。步骤S802，在金属密封罩上开设通孔。步骤S803，将炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接，利用设置在炉气引导管 内的第一风机将炉气主动送入炉气汇集管，以及利用设置在炉气汇集管内的第二风机将炉 气回收到炉气回收室。如图8所示的另一较佳实施方式的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法，该碳化硅 负压冶炼炉包括炉身、炉头及负压产生装置，负压产生装置包括炉气引导管、第一风机、第 二风机、炉气汇集管、炉气回收室、气压检测器及风机控制器，该方法包括以下步骤步骤S900，在炉身的槽钢框架内镶嵌透气墙。
步骤S901，在槽钢框架一侧面焊接金属密封罩，如此使金属密封罩与透气墙之间 形成炉气交换室。步骤S902，在金属密封罩上开设通孔。步骤S903，将气压检测器设置在炉气交换室内，以检测炉气交换室内的气压，并产 生对应的气压值，并将产生的气压值传送给风机控制器。步骤S904，将炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接。步骤S905，风机控制器将接收的气压值与预设的气压值比较，并根据比较结果调 整设置在炉气引导管内的第一风机的转速，以将炉气主动送入炉气汇集管，并利用设置在 炉气汇集管内的第二风机将炉气回收到炉气回收室。例如，当比较出接收的气压值大于预 设的气压值时，增加第一风机的转速，以加速将炉气交换室内的炉气排入炉气汇集管内。
权利要求
一种碳化硅负压冶炼炉，包括炉身、炉头；炉身包括侧墙、炉芯，炉墙与炉头围成的区域用于收容炉芯及原料；其特征在于该侧墙包括槽钢框架、镶嵌在槽钢框架内的透气墙、与槽钢框架一侧面相焊接的金属密封罩，金属密封罩与透气墙之间具有间隙，如此形成炉气交换室，金属密封罩上开设有通孔；该碳化硅负压冶炼炉还包括负压产生装置，该负压产生装置用于自动将该碳化硅负压冶炼炉产生的炉气排出，以使碳化硅负压冶炼炉内的压强减小；该负压产生装置包括炉气引导管、第一风机、第二风机、炉气汇集管及炉气回收室，炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接，另一端设置第一风机且与炉气汇集管连通，炉气汇集管还与炉气回收室连接，第二风机设置在炉气汇集管内，且靠近炉气回收室。
2.根据权利要求1所述的碳化硅负压冶炼炉，其特征在于该侧墙还包括焊接在槽钢 框架上的三角形支架，该三角形支架用于防止因侧墙与炉头所围成区域内的原料对侧墙的 推挤，而造成侧墙侧倒。
3.根据权利要求1所述的碳化硅负压冶炼炉，其特征在于该负压产生装置还包括气 压检测器、风机控制器；气压检测器对应的设置在侧墙中的炉气交换室内且与风机控制器 电性连接，气压检测器用于检测炉气交换室内的气压，并产生对应的气压值，及将产生的气 压值传送给风机控制器；风机控制器还与第一风机电性连接，风机控制器用于将接收的气 压值与预设的气压值比较，并根据比较结果调整第一风机的转速。
4.根据权利要求1所述的碳化硅负压冶炼炉，其特征在于该碳化硅负压冶炼炉包括 一个炉头，该炉头上设置用于与供电装置的正、负极连接的第一固体石墨电极、第二固体石 墨电极；炉身包括第一炉芯、第二炉芯，第一炉芯与第二炉芯串联后对应的与第一固体石墨 电极、第二固体石墨电极电性连接。
5.一种碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法，该碳化硅负压冶炼炉包括炉身、炉头及负 压产生装置，负压产生装置包括炉气引导管、第一风机、第二风机、炉气汇集管及炉气回收 室，该方法包括以下步骤在炉身的槽钢框架内镶嵌透气墙；在槽钢框架一侧面焊接金属密封罩，如此使金属密封罩与透气墙之间形成炉气交换室；在金属密封罩上开设通孔；将炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接，利用设置在炉气引导管内的第一风机将 炉气主动送入炉气汇集管，以及利用设置在炉气汇集管内的第二风机将炉气回收到炉气回收室。
6.根据权利要求5所述的碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法，其特征在于负压产生 装置还包括气压检测器及风机控制器；将炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接，利用设置在炉气引导管内的第一风机将 炉气主动送入炉气汇集管，以及利用设置在炉气汇集管内的第二风机将炉气回收到炉气回 收室的步骤具体为将气压检测器设置在炉气交换室内，以检测炉气交换室内的气压，并产生对应的气压 值，并将产生的气压值传送给风机控制器；将炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接；风机控制器将接收的气压值与预设的气压值比较，并根据比较结果调整设置在炉气引导管内的第一风机的转速，以将炉气主动送入炉气汇集管；利用设置在炉气汇集管内的第二风机将炉气回收到炉气回收室。
全文摘要
一种碳化硅负压冶炼炉，包括炉身、炉头及负压产生装置。炉身包括侧墙。侧墙包括槽钢框架、镶嵌在槽钢框架内的透气墙、与槽钢框架一侧面相焊接的金属密封罩，金属密封罩与透气墙之间具有间隙，如此形成炉气交换室。金属密封罩上开设有通孔。负压产生装置用于自动将该碳化硅负压冶炼炉产生的炉气排出。负压产生装置包括炉气引导管、第一风机、第二风机、炉气汇集管及炉气回收室。炉气引导管一端与金属密封罩的通孔连接，另一端设置第一风机且与炉气汇集管连通。炉气汇集管还与炉气回收室连接，第二风机设置在炉气汇集管内，且靠近炉气回收室。本发明还提供了一种碳化硅负压冶炼炉的炉气回收方法。
文档编号C01B31/36GK101993078SQ201010510418
公开日2011年3月30日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者张海波, 强树洪 申请人:平罗县滨河碳化硅制品有限公司